[发明专利]一种基于光电编码器和激光测距传感器的船舶柴油机臂距值测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于光电编码器和激光测距传感器的船舶柴油机臂距值测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取发动机的转速同步信号和上止点信号的步骤，将光电编码器安装在柴油机的曲轴自由端，实时采集发动机的转速同步信号和上止点信号后输出给系统控制和数据采集处理单元；

2)获取激光参考信号和回波信号的步骤，将激光测距传感器的激光脉冲发射单元安装在柴油机待测气缸的曲柄臂上，与接收单元同侧布置，用于实时发出测量脉冲信号及参考信号；接收单元用于接收激光参考信号和回波信号并转换为电信号；

3)计算激光参考信号和回波信号时间间隔的步骤，通过外围数据电路对参考信号和回波信号电信号进行放大、滤波和整形，输出到时刻鉴别与时间间隔测量单元，时刻鉴别与时间间隔测量单元以参考信号作为计时开始时刻，以激光回波信号作为计时结束时刻，并据此计算出两信号的时间间隔；

4)获取臂距值的步骤，系统控制和数据采集处理单元内的计数器在采集到步骤1)中光电编码器采集的上止点信号后，以该上止点信号作为系统控制和数据采集处理单元计数器的计数触发信号，对转速同步信号方波进行计数，每采集一个转速同步信号方波，计数器即产生溢出中断，开始执行中断任务，将步骤3)中所得时间间隔数值送入系统控制和数据采集处理单元，依据时间间隔与臂距值的关系公式，换算成臂距值。

2.如权利要求1所述的臂距值测量方法，其特征在于：步骤4)中根据安装到曲轴自由端的光电编码器输出的柴油机的上止点信号和转速同步信号，采用激光测距传感器安装到待测曲柄臂上，对应光电编码器输出的每一个转速同步信号上升沿，发射单元发出具有特定波长的激光信号，一部分作为参考信号经PIN管转换为电信号，送到外围数据电路进行信号放大，滤波、整形，送入时刻鉴别和时间间隔测量单元，作为其内部计时器开始计时的触发信号，发射单元的另一部分激光束经棱镜射向对侧曲柄臂并产生回波信号，接收单元接收回波信号，经APD管转换为电信号后，送入外围数据电路处理，作为时刻鉴别与时间间隔测量单元内部计时器的计时结束信号，计算出时间间隔，模数转换后送入系统控制和数据采集处理单元，依据时间间隔与臂距值的关系公式，换算成臂距值。

3.如权利要求1或2所述的臂距值测量方法，其特征在于：时间间隔△t与臂距值△L的关系公式为：

△L＝c*△t/2，其中c为光速。

4.如权利要求1所述的臂距值测量方法，其特征在于：所述光电编码器在转动过程中同时对外输出有A、B、C三个通道信号，所述C通道信号为上止点信号，即C通道信号出现的时刻应是被测气缸曲柄处于上止点位置的时刻，所述A通道信号或B通道信号为发动机的转速同步信号。

5.如权利要求1所述的臂距值测量方法，其特征在于：系统控制和数据采集处理单元以单片机为核心组成，利用单片机内部计数器对光电编码器的输出信号进行计数，一支计数器采集C通道信号，计数溢出时产生中断，启动另一支计数器对A通道信号方波进行计数，A通道信号的每个方波都会产生一次计数溢出中断，作用是使系统控制与数据采集处理单元输出一个方波信号，此信号作为激光脉冲发射单元的控制信号，同时也作为系统控制和数据采集处理单元对时刻鉴别与时间间隔测量单元输出信号的采样控制信号。

6.如权利要求1所述的臂距值测量方法，其特征在于：激光脉冲发射单元和接收单元的标准安装位置为曲柄臂同侧，距曲柄销中心线(S+D)/2处，其中S为柴油机的行程，D为缸径。